[發明專利]系纜伸長量的非接觸測量裝置和測量方法

在審

• 申請號: 202110991771.1
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113933164A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 連宇順;張斌;鄭金海
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/02;G01B11/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 馬進

本發明公開了系纜伸長量的非接觸測量裝置和測量方法，包括系纜加載裝置，用于為系纜施加載荷，模擬系纜受載；測量標記，設置于系纜上，用于在系纜上形成待測的標記段；圖像采集單元，用于在與測量標記和系纜非接觸情況下，獲取系纜受載前后測量標記的位移圖像；處理裝置，用于根據圖像采集單元采集的位移圖像分析計算系纜受載前后標記段的伸長量。本發明通過設置非接觸式的系纜伸長量測量裝置和測量方法，在測量過程中工作人員不與系纜接觸，避免系纜在加載狀態下意外繃斷危及工作人員的安全，此外，該方法效率高、所獲得系纜伸長量的準確度高。

技術領域

本發明涉及系纜伸長量的非接觸測量裝置和測量方法，屬于系纜伸長量非接觸式檢測技術領域。

背景技術

隨著“深海資源開發促進海洋強國建設”的戰略實施，各類海洋浮式結構物（包括浮式油氣開采平臺、浮式海上風機、波能發電裝置、海上牧場和海上機場等）廣泛使用纜繩進行系泊。系泊纜繩在服役過程中，由于各種載荷的作用，會產生一個比較明顯的伸長量，進而會引起浮式結構物的偏移。

為了準確評估系泊纜繩的力學性能，眾多學者開展一系列實驗進行探究，比如系泊纜繩的動剛度實驗、蠕變實驗和疲勞破壞實驗等，在這些實驗中，都需要測量纜繩試樣的伸長量。然而，現有的測量手段大多是接觸式測量，即測試人員使用量具通過與系纜表面直接接觸獲得測量信息的測量方法。這種接觸式測量的方法具有精度低、效率低的缺點。此外，對于系纜實驗來說，尤其是大尺寸系纜的實驗，需要施加的力高達幾十噸，在測試過程中，人為的前往測量，一旦系纜發生破斷，極有可能造成安全事故。因此如何準確、高效且安全的測量系纜在受力過程中的伸長量是目前困擾眾多研究者的一個關鍵技術難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種系纜伸長量的非接觸測量裝置和測量方法，利用現代化的設備，實現系泊纜繩伸長量的非接觸式測量，提高測量的效率、精度和安全性。

為達到上述目的，本發明提供一種系纜伸長量的非接觸測量裝置和測量方法。

一方面，系纜伸長量的非接觸測量裝置，包括：

系纜加載裝置，用于為系纜施加載荷，模擬系纜受載；

測量標記，設置于系纜上，用于在系纜上形成待測的標記段；

圖像采集單元，用于在與測量標記和系纜非接觸情況下，獲取系纜受載前后測量標記的位移圖像；

處理裝置，與圖像采集單元相連接，用于根據圖像采集單元采集的位移圖像分析計算系纜受載前后標記段的伸長量。

本裝置中，在系纜的不同部位設置兩個測量標記，將兩個標記之間的系纜記為待測的標記段，通過圖像采集單元檢測兩測量標記在加載狀態下的位移圖像，并通過處理裝置對位移圖像進行處理以獲悉標記段在加載狀態下的伸長量，本裝置在檢測過程中采用非接觸的方式獲取測量標記的位移圖像，通過圖像處理的方式獲悉標記段的伸長量，無需人工親自測量，避免在測量過程中人工測量帶來的安全問題，同時，采用圖像獲取和處理的方式取代肉眼的觀測和判斷，能有效提高測量效率和測量精度。

進一步地，所述測量標記至少設置兩個，位于標記段的兩端，通過兩測量標記的位移圖像獲悉標記段的伸長量。

進一步地，所述圖像采集單元至少設置兩個，各所述圖像采集單元與各所述測量標記配套設置。

進一步地，所述圖像采集單元為工業相機。

進一步地，還包括背景底板，用于在位移圖像中形成測量標記的背景圖像。

進一步地，所述背景底板和系纜的顏色相同，與所述測量標記的顏色不同，測量標記的顏色和系纜的顏色為相互凸顯的鮮明的對比色，背景底板的顏色和系纜的顏色相同，使得工業相機捕獲的圖像更能清晰地反應標記段的位置，且方便圖像的處理。

另一方面，一種上述測量裝置的測量方法，所述方法包括：

通過系纜加載裝置為系纜施加載荷；